基于DPM模型的PDC鉆頭井底巖屑黏附規律研究
【出 處】:
【作 者】:
陳修平
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鄒德永
[1] ;
李東杰
[2] ;
湯晶
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魏玉皓
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王偉
[4]
【摘 要】為提高頁巖氣鉆井效率、減少鉆頭泥包,根據現場常用PDC鉆頭建立三維流域模型,將巖屑模擬為從井底面射入流場的球狀顆粒,用拉格朗日粒子追蹤法描述固相,將鉆頭體DPM邊界條件設置為捕獲,以巖屑顆粒捕獲率作為反映泥包可能性的評價參數,結合井底流場結構特點,模擬分析了巖屑輸運與黏附規律。數值模擬結果表明,井底巖屑輸運時沿程存在碰撞與反彈的不規則三維運動,這導致部分巖屑黏附到鉆頭體表面:對于不同尺寸的巖屑顆粒,各刀翼和排屑槽的巖屑顆粒捕獲率尺,呈類似的變化規律,當巖屑粒徑為10mm時Pa最大,當粒徑小于1mm時,尺,較小且變化不大。巖屑容易發生黏附的情況為:流通面積較小處,流場異常復雜、三維特性明顯處及存在大面積的渦旋處,渦旋導致流線偏向鉆頭體。增大排屑槽最小流通面積,提高切削齒附近流速,減小渦旋數量和強度,有利于預防和減少鉆頭泥包。